04.10.2021 - Hiroshima University

La respuesta a una pregunta centenaria sobre el origen de la vida

Un equipo de científicos japoneses encontró el eslabón perdido entre la química y la biología en los orígenes de la vida

El eslabón perdido no es un fósil aún no descubierto, después de todo. Se trata de un minúsculo glóbulo autorreplicante llamado gota de coacervado, desarrollado por dos investigadores en Japón para representar la evolución de la química hacia la biología.

"La evolución química se propuso por primera vez en la década de 1920 como la idea de que la vida se originó primero con la formación de macromoléculas a partir de pequeñas moléculas simples, y esas macromoléculas formaron conjuntos moleculares que podían proliferar", dijo el primer autor Muneyuki Matsuo, profesor asistente de química en la Escuela de Posgrado de Ciencias Integradas para la Vida de la Universidad de Hiroshima. "Desde entonces, se han realizado muchos estudios para verificar experimentalmente la hipótesis del mundo del ARN, en el que sólo existía material genético autorreplicante antes de la evolución del ADN y las proteínas. Sin embargo, el origen de los conjuntos moleculares que proliferan a partir de pequeñas moléculas ha seguido siendo un misterio durante unos cien años desde la aparición de la hipótesis de la evolución química. Ha sido el eslabón perdido entre la química y la biología en el origen de la vida".

Matsuo se asoció con Kensuke Kurihara, investigador de KYOCERA Corporation, para responder a la centenaria pregunta: ¿cómo se convirtieron en vida las sustancias químicas de forma libre de la Tierra primitiva? Al igual que muchos investigadores, al principio pensaron que se trataba del entorno: los ingredientes se formaron a alta presión y temperatura, y luego se enfriaron en condiciones más favorables para la vida. El problema era la propagación.

"La proliferación requiere la producción espontánea de polímeros y el autoensamblaje en las mismas condiciones", dijo Matsuo.

Diseñaron y sintetizaron un nuevo monómero prebiótico a partir de derivados de aminoácidos como precursor del autoensamblaje de las células primitivas. Cuando se añadieron al agua a temperatura ambiente y a presión atmosférica, los derivados de aminoácidos se condensaron y se organizaron en péptidos, que luego formaron espontáneamente gotas. Las gotitas crecieron en tamaño y en número cuando se las alimentó con más aminoácidos. Los investigadores también descubrieron que las gotitas podían concentrar ácidos nucleicos -material genético- y que era más probable que sobrevivieran frente a estímulos externos si presentaban esta función.

"Una protocélula basada en gotas podría haber servido de enlace entre la 'química' y la 'biología' durante los orígenes de la vida", dijo Matsuo. "Este estudio podría servir para explicar la aparición de los primeros organismos vivos en la Tierra primordial".

Los investigadores tienen previsto seguir investigando el proceso de evolución desde los derivados de aminoácidos hasta las células vivas primitivas, así como mejorar su plataforma para verificar y estudiar los orígenes de la vida y la evolución continua.

"Al construir gotas de péptidos que proliferan con la alimentación de nuevos derivados de aminoácidos, hemos dilucidado experimentalmente el viejo misterio de cómo los ancestros prebióticos pudieron proliferar y sobrevivir mediante la concentración selectiva de sustancias químicas prebióticas", dijo Matsuo. "En lugar de un mundo de ARN, descubrimos que el 'mundo de las gotas' puede ser una descripción más precisa, ya que nuestros resultados sugieren que las gotas se convirtieron en agregados moleculares evolucionables, uno de los cuales se convirtió en nuestro ancestro común".

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